DE102004046744B4 - Process for transferring powders and powder coatings to substrates and use for the production of printed circuit boards and solar cells - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Durchmischung und zum schonenden Transport und zur Übertragung von Pulvern auf Substrate, wobei die Pulverteilchen zunächst durch Reibung in Anwesenheit von magnetischen Teilchen aufgeladen werden, dann mittels eines Fließbettes und gegebenenfalls einer oder mehrer Mischwalzen transportiert und anschließend mit Hilfe eines elektrischen Feldes zwischen einer Bürsttrommel und einer Substratwalze, auf welcher sich das Substrat befindet, auf das Substrat übertragen und aufgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung und der Transport der Pulverteilchen und der magnetischen Teilchen mittels einer Wirbelschicht durchgeführt werden, wobei das Pulver kontiuoerlich auf dem Substrat abgeschieden und gleichzeitig von anßen nen zugeführt wird, während die magnetischen Teilchen (Carrier) im System verbleiben.method for thorough mixing and gentle transport and transmission of powders on substrates, wherein the powder particles by Friction in the presence of magnetic particles are charged then by means of a fluidized bed and optionally one or more mixing rollers transported and subsequently by means of an electric field between a brushing drum and a substrate roll on which the substrate is located, transferred to the substrate and be applied, characterized in that the mixing and the transport of the powder particles and the magnetic particles be carried out by means of a fluidized bed, wherein the powder continuously deposited on the substrate and at the same time of to eat supplied will, while the magnetic particles (carriers) remain in the system.
Description
Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ein Verfahren zur schonenden Übertragung von Pulvern auf Substrate und insbesondere zur Übertragung auf leitende Substrate wie Metallfolien, leitende Polymere, metallisch beschichtete Polymere, beschichtete Gläser, wie z.B. ITO (indium tin oxide)-Glas, zur Verwendung beispielsweise in der Herstellung von Leiterplatten und Solarzellen (Anspruch 12) unter Anwendung des Fließbett- bzw. Wirbelbettverfahrens und magnetischer Trägerteilchen.The Invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for gentle transmission of powders on substrates and in particular for transfer to conductive substrates such as metal foils, conductive polymers, metallic coated polymers, coated glasses, such as. ITO (indium tin oxide) glass, for example in the production of printed circuit boards and solar cells (claim 12) using the fluidized bed or fluidized bed process and magnetic carrier particles.
Die
Erzeugung unterschiedlich dicker Lackschichten spielt eine herausragende
Rolle in der Produktion von Leiterplatten. So werden beispielsweise
Kupferfolien mit in Lösungsmittel
gelösten
Epoxidharzformulierungen beschichtet und das Lösungsmittel anschließend verdampft.
Die so erhaltenen Folien werden dann auf bereits vorstrukturierte
so genannte Innenlagen im Vakuum aufgepresst (
Die Nachteile dieser auf Lösungsmittel basierenden Verfahren sind der hohe Energieverbrauch beim Verdampfen des Lösungsmittels, Gefährdung der Umwelt, aufwendige arbeitshygienische Maßnahmen, Brennbarkeit der Lösungsmittel, aufwendige Entsorgung und infolgedessen erhebliche zusätzliche Kosten.The Disadvantages of this on solvents based methods are the high energy consumption during evaporation the solvent, endangering the environment, complex work hygiene measures, flammability of solvents, costly disposal and consequently considerable additional Costs.
Eine Alternative dazu bieten Verfahren, die Formulierungen welche als Pulver eingesetzt werden, verarbeiten können. In der Literatur sind beschrieben Pulver sprühen, Pulverwolke, elektromagnetische Bürste (Pieter Gillis de Lange, Powder Coatings-Chemistry and Technology, 2nd edition, Vincentz Network, Hannover 2004). Die ersten beiden Möglichkeiten finden industrielle Anwendung in der lackverarbeitenden Industrie. Einer Anwendung im Leiterplattenbereich steht die zu ungleichmäßige Schichtdicke entgegen, die mit diesen Verfahren erreicht werden kann.A Alternatives to this are provided by methods that use formulations as Powder can be used, process. In the literature are described spraying powder, Powder cloud, electromagnetic brush (Pieter Gillis de Lange, Powder Coatings-Chemistry and Technology, 2nd edition, Vincentz Network, Hannover 2004). The first two options are industrial Application in the paint processing industry. An application in the PCB area is contrary to the uneven layer thickness, which can be achieved with these methods.
Bei der Verwendung der so genannten elektromagnetischen Bürste werden Pulverlacke bzw. Pulverlackteilchen mittels Magnetbürsten auf leitende oder die Ladung abführende Substrate übertragen. Diese Verfahren beruhen auf dem gleichen Prinzip, das auch bei Laserdruckern und Kopiermaschinen Anwendung findet. Das aufzutragende Pulver wird in einem Tank bzw. Container mit Trägerteilchen bzw. Trägerpartikeln, so genannten Carriern, gemischt. Diese bestehen aus einem magnetischen Kern, der mit einem Kunststoffüberzug versehen ist.at the use of the so-called electromagnetic brush Powder coatings or powder paint particles using magnetic brushes on conductive or the charge laxative Transfer substrates. These methods are based on the same principle, which also applies to laser printers and copy machines application finds. The powder to be applied is in a tank or container with carrier particles or carrier particles, so-called carriers, mixed. These consist of a magnetic Core, with a plastic coating is provided.
Durch mechanisches Mischen mittels mehrerer Rollen lädt sich das Pulver elektrostatisch auf, wodurch es an den Carriern haften bleibt. Die Mischrollen transportieren kontinuierlich das Pulver mit den Carrier zu der so genannten Bürstrolle, die im Inneren mit Magneten versehen ist. Die magnetischen Carrierpartikel mit dem an ihnen haftenden Pulver bleiben nun ihrerseits an der Rolle hängen. Wird nun zwischen der Bürstrolle und der Substrattrommel eine entsprechende Spannung angelegt, so springen die Pulverpartikel auf das Substrat (z.B. eine Metallfolie), die Carrierpartikel aber verbleiben im System.By mechanical mixing by means of several rollers, the powder charges electrostatically which makes it stick to the carriers. Transport the mixing rollers continuously the powder with the carrier to the so-called Bürstrolle, which is provided with magnets inside. The magnetic carrier particles with the powder adhering to them now in turn remain on the roll hang. Will now between the Bürstrolle and the substrate drum applied a corresponding voltage, so the powder particles jump onto the substrate (e.g., a metal foil), however, the carrier particles remain in the system.
In
der U 4 359 516 werden Pulver in Anwesenheit von magnetischen Teilchen
aufgeladen und anschliessend mittels Anlegen eines elektrischen
Feldes zwischen einer Bürsttrommel
und einer Substratwalze auf das Substrat übertragen und aufgetragen.
In
Kurze Beschreibung der Figuren:Short description of Characters:
In
Auf diese Weise können kontinuierlich gleichmäßig dicke Schichten auf ein Substrat aufgebracht werden. Die Schichtdickenverfeilung beträgt dabei ± 15%, bevorzugt ± 10% und am meisten bevorzugt ± 5%.On this way you can continuously uniform thickness Layers are applied to a substrate. The Schichtdickenverfeilung is while ± 15%, preferred ± 10% and most preferably ± 5%.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Schichtdicken im Bereich von 5 μm bis 100 μm erhalten werden.With the method according to the invention can Layer thicknesses in the range of 5 microns up to 100 μm to be obtained.
Dabei wird das aufzutragende Pulver kontinuierlich auf dem Substrat abgeschieden und gleichzeitig von außen neu zugeführt. Die Carrier verbleiben im System. Die Vermischung erfolgt dabei nach dem Stand der Technik mechanisch durch Walzen. Diese Vermischung dient auch der Reibungsaufladung der Pulver, die in der Folge dann an den Carriern haften. Die Übertragung auf die erste Walze erfolgt durch Schaufelräder oder Magnetwalzen, die in die Mischung eintauchen. Die Mischung ist sehr kompakt, mit folgenden Konsequenzen:
- a) der Antriebsmotor muss eine hohe Leistung haben,
- b) wodurch die Carrier einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind,
- c) welche die dünne Beschichtung der Carrier rasch zerstört, was zu einer Verschlechterung der Aufladung und demzufolge zu einer Verringerung der Lebensdauer führt.
- d) Das Anfahren der Maschine ist schwierig, häufig ist sie blockiert, da die schwere Mischung die Rotation der Walzen verhindert.
- a) the drive motor must have a high power,
- b) whereby the carriers are exposed to high mechanical stress,
- c) which rapidly destroys the thin coating of the carrier, which leads to a deterioration of the charge and consequently to a reduction in the life.
- d) Starting the machine is difficult, it is often blocked because the heavy mixture prevents the rollers from rotating.
Ein weiteres Problem ist die Lebensdauer der Carrierpartikel. Aufgrund der mechanischen Beanspruchung durch die Mixerrollen und wegen der zwischen der Bürsttrommel und der Substrattrommel anliegenden Spannung verschleißen die Carrier im Laufe der Zeit, so dass sie ausgewechselt werden müssen. Dies verursacht zusätzliche Kosten, einerseits die Anschaffung der Carrier selber, aber auch weil die Maschine dazu abgestellt werden muss und sich dadurch die Maschinenlaufzeit nicht unerheblich verringert.One Another problem is the lifetime of the carrier particles. by virtue of the mechanical stress caused by the mixer rollers and because of the between the brushing drum and the substrate drum voltage applied wear the Carrier over time, so they need to be replaced. This causes additional Costs, on the one hand the acquisition of the carrier itself, but also because the machine has to be turned off and thereby the Machine running time significantly reduced.
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum schonenden
Transport von Pulvermischungen in solchen Beschichtungsanlagen und
damit zur Übertragung
von Pulvern und Pulverlacken auf Substrate, insbesondere leitende
Substrate wie Metallfolien, bereitzustellen. Auf der Grundlage bekannter Verfahren
(vgl. z.B.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Durchmischung und zum schonenden Transport und zur Übertragung von Pulvern auf Substrate, wobei die Pulverteilchen zunächst im Speziellen durch Reibung in Anwesenheit von magnetischen Teilchen aufgeladen werden, dann mittels eines Fließbettes und gegebenenfalls einer oder mehrer Mischwalzen transportiert und anschließend mit Hilfe eines elektrischen Feldes zwischen einer Bürsttrommel und einer Substratwalze, auf welcher sich das Substrat befindet, auf das Substrat übertragen und aufgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung und der Transport der Pulverteilchen und der magnetischen Teilchen mittels einer Wirbelschicht durchgeführt werden, wobei das Pulver kontinuierlich auf dem Substrat abgeschieden und gleichzeitig von außen neu zugeführt wird, während die magnetischen Teilchen (Carrier) im System verbleiben.object The invention is a method for mixing and gentle Transport and transfer of powders on substrates, the powder particles first in the Special by friction in the presence of magnetic particles be charged, then by means of a fluidized bed and optionally transported one or more mixing rollers and then with Help an electric field between a brushing drum and a substrate roller, on which the substrate is located transferred to the substrate and be applied, characterized in that the mixing and the transport of the powder particles and the magnetic particles be carried out by means of a fluidized bed, wherein the powder continuously deposited on the substrate and simultaneously from Outside newly fed will, while the magnetic particles (carriers) remain in the system.
Wirbelschichtverfahren
sind dem Fachmann an sich bekannt. Sie beruhen auf dem folgenden
Prinzip:
Wenn auf waagerechten, luftdurchlässigen Böden lagernde feinkörnige Teilchen
von unten von Gasen durchströmt
werden, stellt sich unter bestimmten Strömungsbedingungen ein Zustand
ein, der dem einer kochenden Flüssigkeit ähnelt; die
Schicht wirft Blasen auf, und die Teilchen befinden sich innerhalb
der Schicht in einer ständigen,
wirbelnden Auf- und Abbewegung und bleiben so gewissermaßen in der
Schwebe. Man spricht deshalb auch von Schwebebett, Wirbelbett, Fließbett (im
Gegensatz zum Festbett) oder Fluidatbett sowie von Fluidisieren.
Die Wirbelschicht entsteht, wenn ein bestimmter Grenzwert der Geschwindigkeit
des von unten durchströmenden
Gases erreicht wird. Dieser Punkt, an dem die ruhende in eine wirbelnde
Schicht, das Festbett in ein Wirbelbett übergeht, wird als Lockerungs-
oder Wirbelpunkt bezeichnet. Im Wesentlichen wird am Wirbelpunkt
die Schwerkraft der Feststoffteilchen durch die Widerstandskraft
gegenüber
der Strömung
kompensiert. Das Erreichen dieses Punktes hängt von einer Reihe physikalischer
Faktoren ab wie z.B. Dichte, Größe, Verteilung
und Form der Teilchen, Eigenschaften des Wirbelmittels und Bauart
der Apparatur.Fluidized bed processes are known per se to the person skilled in the art. They are based on the following principle:
When gases are passed through from below on fine, air-permeable, fine-grained particles, under certain flow conditions a state is established which is that of a boiling one Fluid resembles; the layer causes bubbles, and the particles are in a continuous, swirling up-and-down motion within the layer, thus remaining in a quasi-floating state. Therefore, one speaks of floating bed, fluidized bed, fluidized bed (in contrast to the fixed bed) or Fluidatbett and fluidizing. The fluidized bed is formed when a certain limit of the speed of the gas flowing through from below is reached. This point, where the quiescent layer merges into a swirling layer and the fixed bed merges into a fluidized bed, is called a loosening point or a vortex point. Essentially, at the fluidizing point, the gravity of the particulates is compensated by the resistance to flow. Achieving this point depends on a number of physical factors such as density, size, distribution and shape of the particles, properties of the fluid and design of the equipment.
Die zur Erzeugung des Fließbettes benötigten luftdurchlässigen Böden sind z.B. unter den Handelsnamen SINTERPOR oder CONIDUR kommerziell erhältlich.The for the production of the fluidized bed required air-permeable Floors are e.g. commercially available under the trade names SINTERPOR or CONIDUR.
Die Wirbelschicht kann wie eine Flüssigkeit durch Öffnungen ausströmen, durch Rohre befördert werden, auf geneigter Unterlage, z.B. einer Förderrinne, abfließen etc.The Fluidized bed can be like a liquid through openings flow out transported through pipes be on an inclined surface, e.g. a conveyor trough, drain off, etc.
Von diesem Konzept macht das erfindungsgemäße Verfahren Gebrauch. Dabei werden die vorgenannten Trägerteilchen bzw. Carrier mit den Pulverteilchen in einer Wirbelschicht vermischt. Dies hat folgende überraschende Vorteile:
- a) Rasche Verteilung des Frischpulvers.
- b) Rasche Aufladung infolge hoher Dynamik der Wirbelschicht.
- c) Das Pulver bzw. der Pulverlack kann trotz seiner geringen Dichte direkt in das Fließbett eingetragen werden und wird nicht durch den hohen Druck nach oben geblasen.
- d) Weniger mechanische Belastung auf eventuell noch vorhandene Mischrollen und auf die Bürsttrommel (die Mischung fließt wie eine Flüssigkeit).
- e) Die Walzen zum Fördern fallen (mehrheitlich) weg.
- f) Nach dem Stoppen der Verwirbelung (Fluidisierung) reduziert sich das Volumen der Mischung um ca. 1/3. Damit taucht die Bürsttrommel nicht mehr in die Mischung aus Trägerteilchen/Pulver ein. Beim Wiederanfahren der Anlage kann die Walze (z.B. Bürstwalze) ohne große Kraftaufwendung in Drehung versetzt werden.
- a) Rapid distribution of fresh powder.
- b) rapid charging due to high dynamics of the fluidized bed.
- c) The powder or the powder coating can be registered directly in the fluidized bed despite its low density and is not blown up by the high pressure.
- d) Less mechanical stress on any mixing rollers still present and on the brushing drum (the mixture flows like a liquid).
- e) The rollers for conveying fall (by a majority) away.
- f) After stopping the turbulence (fluidization), the volume of the mixture is reduced by about 1/3. Thus, the brush drum is no longer immersed in the mixture of carrier particles / powder. When restarting the system, the roller (eg brush roller) can be rotated without much effort.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht weiterhin auf der überraschenden Feststellung, dass die Bürsttrommel während der kurzen Verweilzeit in dem Wirbelbett eine Anzahl von Träger-/Pulverteilchen aufnimmt, die ausreicht, um die angestrebte Schichtdicke auf dem Substrat zu erzielen, obwohl durch das zur Erzeugung der Wirbelschicht notwendige Einblasen von Luft in die Mischung von Pulver- und Trägerteilchen deren Dichte erheblich abnimmt.The inventive method continues to be based on the surprising Finding that the brushing drum while the short residence time in the fluidized bed, a number of carrier / powder particles absorbs sufficient to the desired layer thickness on the Substrate, although by the generation of the fluidized bed necessary injection of air into the mixture of powder and carrier particles their density decreases considerably.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer längeren Lebensdauer der Trägerteilchen. Überdies werden auf dem zu beschichtenden Substrat homogenere Schichten durch gleichmäßige Verteilung des kontinuierlich zugeführten Pulvers, insbesondere in horizontaler Richtung, erzielt. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem im Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen Mischrollen verwendet werden, die das Pulver nur vertikal in Richtung Bürsttrommel transportieren.The inventive method leads to a longer one Life of the carrier particles. Beyond that on the substrate to be coated more homogeneous layers by uniform distribution of the continuously supplied Powder, especially in the horizontal direction achieved. This is a significant advantage over the method known in the art, in which mixing rollers The powder is used only vertically towards the brushing drum transport.
Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtungen durchgeführt werden, die weniger mechanisch angetriebene Teile aufweisen, so dass diese auch nicht blockieren oder verstopfen können.All in all can the inventive method performed with devices be, which have less mechanically driven parts, so that they also can not block or clog.
Durch den Wegfall der Mischrollen kann das Gesamtsystem wesentlich einfacher modifiziert werden, ohne dass die Mechanik der Mischtrommeln aufwendig nachgebessert werden muss (z.B. größerer Tank in Kombination mit größerer Bürsttrommel etc.).By the elimination of the mixing rollers can make the overall system much easier be modified without the mechanics of mixing drums consuming (eg larger tank in combination with larger brush drum Etc.).
Das erfindungsgemäße Verfahren findet bevorzugt Anwendung bei der Herstellung von harzbeschichteten Kupferfolien für die Leiterplattenherstellung. Es kann jedoch generell für die Zuführung von Mischungen aus Pulverteilchen und Trägerteilchen zur Bürstwalze in elektrographischen Geräten verwendet werden. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für zwei K-Tonersysteme geeignet, d.h. solche, bei denen das Pulver verbrauchsabhängig nachdosiert wird.The inventive method is preferably used in the production of resin-coated Copper foils for the PCB production. However, it can generally be used for the delivery of Mixtures of powder particles and carrier particles to the brushing roller in electrographic devices be used. In particular, the method according to the invention also for two K toner systems are suitable, i. those where the powder on consumption is dosed.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Pulverlackteilchen weisen im Allgemeinen eine Größe von < 150 μm und vorzugsweise < 100 μm, am meisten bevorzugt < 50 μm auf.The in the method according to the invention used powder paint particles generally have a size of <150 microns and preferably <100 microns, most preferably <50 μm.
Die Trägerteilchen weisen im Allgemeinen eine Größe von 10–150 μm und vorzugsweise 20–100 μm auf.The carrier particles generally have a size of 10-150 μm and preferably 20-100 μm on.
Vorzugsweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein härtbarer Pulverlack verwendet, der Teilchen umfasst, die erhältlich sind durch
- (i) Vermischen a) eines polymeren Binders, eines Oxazenharzes, eines Cyanatesters oder eines Maleimids, b) eines Härters oder Initiators, c) eines Lackadditivs, d) gegebenenfalls eines Füllstoffs, e) gegebenenfalls eines kompatibilisierenden Polymers und gegebenenfalls weiterer Komponenten
- (ii) Schmelzextrusion des gemäß Stufe (i) erhaltenen Gemischs und
- (iii) Mahlen und Sieben des extrudierten Gemischs.
- (i) mixing a) a polymeric binder, an oxazene resin, a cyanate ester or a maleimide, b) a hardener or initiator, c) a paint additive, d) optionally a filler, e) optionally a compatibilizing polymer and optionally further components
- (ii) melt extrusion of the mixture obtained according to step (i) and
- (iii) milling and sieving the extruded mixture.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Pulverlack im nicht ausgehärteten Zustand eine Glasübergangstemperatur von mindestens 20°C, vorzugsweise von mindestens 25°C und ganz besonders bevorzugt von mindestens 30°C und im ausgehärteten Zustand eine Glasübergangstemperatur von mindestens 150°C, vorzugsweise von mindestens 160°C und ganz besonders bevorzugt von mindestens 170°C auf, jeweils gemessen mit DSC.According to one preferred embodiment the powder coating in the uncured state has a glass transition temperature of at least 20 ° C, preferably at least 25 ° C and most preferably of at least 30 ° C and in the cured state a glass transition temperature of at least 150 ° C, preferably at least 160 ° C and most preferably of at least 170 ° C, each measured with DSC.
Für die Weiterverarbeitung des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Substrats ist es bevorzugt, wenn der Aushärtungsgrad (gemessen mit DSC) im Bereich von 1–70% und vorzugsweise 10–50% liegt.For further processing of the method according to the invention coated substrate, it is preferred if the degree of cure (measured by DSC) is in the range of 1-70% and preferably 10-50%.
Des Weiteren ist der polymere Binder im Wesentlichen vorzugsweise ein bei Raumtemperatur festes Epoxidharz. Die Glasübergangstemperatur des Harzes soll vorzugsweise mindestens 25°C betragen.Of Further, the polymeric binder is preferably substantially one solid at room temperature epoxy resin. The glass transition temperature of the resin should preferably be at least 25 ° C be.
Der Pulverlack kann auch vorzugsweise eine Mischung von Epoxidharzen umfassen. Diese Mischung weist vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von > 25°C im nicht ausgehärteten Zustand auf. Ihr Molekulargewicht (zahlenmittleres Molekulargewicht) beträgt im Allgemeinen > 600.Of the Powder paint may also preferably be a mixture of epoxy resins include. This mixture preferably has a glass transition temperature of> 25 ° C not cured State on. Your molecular weight (number average molecular weight) is generally> 600.
Geeignete Epoxidharze zur Herstellung des Pulverlacks sind beispielsweise in: Clayton A. May (Ed.) Epoxy Resins: Chemistry and Technology, 2nd ed., Marcel Dekker Inc., New York, 1988 beschrieben.suitable Epoxy resins for the preparation of the powder coating are, for example in: Clayton A. May (Ed.) Epoxy Resins: Chemistry and Technology, 2nd Ed., Marcel Dekker Inc., New York, 1988.
Bevorzugte Mischungen von Epoxidharzen umfassen Standardepoxidharze basierend auf Bisphenol A und Bisphenol-A-Diglycidylether. Das Epoxyäquivalentgewicht dieser Harze beträgt > 300 g/Äquivalent. Ein solches Harz ist beispielsweise D.E.R. 6508 (erhältlich von Dow Chemicals).preferred Blends of epoxy resins include standard epoxy resins on bisphenol A and bisphenol A diglycidyl ether. The epoxy equivalent weight of these resins is> 300 g / equivalent. Such a resin is, for example, D.E.R. 6508 (available from Dow Chemicals).
Allenfalls können auch Epoxidharze basierend auf Bisphenol F und Bisphenol S beigemischt werden.at best can also epoxy resins based on bisphenol F and bisphenol S added become.
Des Weiteren kann das Gemisch multifunktionelle Epoxidharze umfassen. Die Funktionalität dieser Harze beträgt > 3. Beispiele für solche multifunktionellen Epoxidharze sind Epoxykresolnovolak, Epoxyphenolnovolak und naphtholenthaltende multifunktionelle Epoxydharze.Of Further, the mixture may comprise multifunctional epoxy resins. The functionality of these resins is> 3. Examples of such multifunctional epoxy resins are Epoxy Cresol Novolac, Epoxyphenol Novolac and naphthol-containing multifunctional epoxy resins.
Beispiele der vorgenannten Epoxidharze sind Bisphenol-A-Epoxidharze, wie D.E.R. 667-20, D.E.R. 663UE, D.E.R. 692H, D.E.R. 692, D.E.R. 662E, D.E.R. 6508, D.E.R. 642U-20 (erhältlich von Dow Chemicals), Epoxykresolnovolake, wie beispielsweise Araldite ECN 1299, Araldite ECN 1280 (Vantico), EOCN-103 S, EOCN-104, NC-3000, EPPN 201, EPPN-502 H (Nippon Kayaku), Naphthol-Epoxidharze, wie beispielsweise NC 7000-L (Nippon Kayaku), und bromierte Epoxidharze, wie Araldite 8010 (Vantico), BREN-S (Nippon Kayaku), ESB-400 T (Sumitomo) und Epikote 5051 (Resolution). Im Weiteren können auch modifizierte Epoxidharze eingesetzt werden. Solche Modifikationen sind zum Beispiel der Einsatz von Kettenabbrechern zur Regulierung des Molekulargewichtes, so genannte „high-flow" Harze, und der Einsatz von multifunktionellen Monomeren zur Erzeugung verzweigter Harze.Examples The above-mentioned epoxy resins are bisphenol A epoxy resins such as D.E.R. 667-20, D.E.R. 663UE, D.E.R. 692H, D.E.R. 692, D.E.R. 662E, D.E.R. 6508, OF THE. 642U-20 (available from Dow Chemicals), epoxy cresol novolacs such as Araldite ECN 1299, Araldite ECN 1280 (Vantico), EOCN-103 S, EOCN-104, NC-3000, EPPN 201, EPPN-502 H (Nippon Kayaku), naphthol epoxy resins such as NC 7000-L (Nippon Kayaku), and brominated epoxy resins, such as Araldite 8010 (Vantico), BREN-S (Nippon Kayaku), ESB-400T (Sumitomo) and Epikote 5051 (Resolution). In addition you can also modified epoxy resins are used. Such modifications For example, the use of chain breakers for regulation molecular weight, so-called "high-flow" resins, and the use of multifunctional Monomers for producing branched resins.
Ein besonders bevorzugter Pulverlack umfasst als Komponente a) etwa 50-90 Gew.-% Epoxid und etwa 5–20 Gew.-% Cyanatester, als Komponente b) etwa 0,5–5 Gew.-% Dicyandiamid und etwa 0,1–2 Gew.-% 2-Phenylimidazol, beispielsweise etwa 85 Gew.-% Epoxid, 10 Gew.-% Cyanatester, etwa 2 Gew.-% Dicyandiamid als Härter und etwa 1 Gew.-% 2-Phenylimidazol als Initiator.One Particularly preferred powder coating comprises as component a) approximately 50-90% by weight of epoxide and about 5-20 Wt .-% cyanate ester, as component b) about 0.5-5 wt .-% dicyandiamide and about 0.1-2 % By weight of 2-phenylimidazole, for example about 85% by weight of epoxide, 10 Wt .-% cyanate ester, about 2 wt .-% dicyandiamide as a hardener and about 1% by weight of 2-phenylimidazole as initiator.
Wie bereits erwähnt, können neben den Epoxidharzen als polymere Binder auch Cyanatester verwendet werden. Diese können bei der Herstellung des Pulverlacks sowohl in monomerer Form als auch in Form von Oligomeren oder Präpolymeren eingesetzt werden.As already mentioned, in addition to the epoxy resins, polymeric binders may also be cyanate esters be. These can be used in the preparation of the powder coating both in monomeric form as well as in the form of oligomers or prepolymers.
Geeignete Cyanatester sind bifunktionelle Cyanatester, wie BADCy, Primaset Fluorocy, Primaset MethylCy, oder multifunktionelle Cyanatester, wie Primaset BA-200, Primaset PT 60, Primaset CT 90, Primaset PT 30. Sämtliche der vorgenannten bifunktionellen und multifunktionellen Cyanatester sind erhältlich von Lonza, Basel, Schweiz.suitable Cyanate esters are bifunctional cyanate esters, such as BADCy, Primaset Fluorocy, Primaset MethylCy, or multifunctional cyanate esters, such as Primaset BA-200, Primaset PT 60, Primaset CT 90, Primaset PT 30. All the aforementioned bifunctional and multifunctional cyanate ester are available from Lonza, Basel, Switzerland.
Besonders bevorzugte Cyanatester sind BADCy und dessen Präpolymere (z.B. Primaset BA-200).Especially preferred cyanate esters are BADCy and its prepolymers (e.g., Primaset BA-200).
Neben den Cyanatestern kann die Komponente a) auch 1-Oxa-3-aza-tetralinhaltige Verbindungen (Oxazenharze), umfassen. Diese werden bei der Herstellung des Pulverlacks zunächst ebenfalls in monomerer Form eingesetzt.Next The cyanate esters, the component a) also 1-oxa-3-aza-tetralinhaltige Compounds (oxazene resins). These are used in the production the powder coating first also used in monomeric form.
Bevorzugte
Oxazenharze sind solche, die entweder durch Umsetzung von Bisphenol-A
mit Anilin und Formaldehyd oder durch Umsetzung von 4,4'-Diaminodiphenyl-methan mit Phenol und
Formaldehyd gewonnen werden. Weitere Beispiele finden sich in der
WO 02/072655 A1 und
Schließlich sind auch die zur Herstellung des Pulverlacks verwendeten Maleimide dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise in Shiow-Ching Lin, Eli M. Pearce, High-Performance Thermosets, Carl Hanser Verlag, München 1994, Kapitel 2 beschrieben.Finally are also used for the preparation of the powder paint maleimides the Skilled in the art and, for example, in Shiow-Ching Lin, Eli M. Pearce, High-Performance Thermosets, Carl Hanser Verlag, Munich 1994, chapter 2.
Die Komponente b) der vorgenannten Harzzusammensetzung umfasst einen Härter oder Initiator. Solche Härter und Initiatoren sind dem Fachmann an sich bekannt und umfassen latente Härter mit bei Raumtemperatur geringer Aktivität, wie beispielsweise phenolische Härter, wie D.E.H. 90, D.E.H. 87, D.E.H. 85, D.E.H. 84, D.E.H. 82 (erhältlich Dow Chemicals, US), Dicyandiamid oder Derivative davon, wie Dyhard OTB, Dyhard UR 200, Dyhard UR 300, Dyhard UR 500, Dygard 100, Dyhard 100S, Dyhard 100 SF und Dyhard 100 SH (erhältlich von Degussa, Deutschland), Bisphenol A, Säureanhydride, wie Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Trimellitsäureanhydrid, Pyromellitsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, HET-Säureanhydrid, Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, Bicyclo[2.2.1]hept-5-en-2,3-dicarbonsäure-anhydrid, aromatische und aliphatische Amine, wie Diaminodiphenylsulfon, Diaminodiphenylether, Diaminodiphenylmethan oder ringsubstituierte Dianiline, wie Lonzacure® M-DEA, Lonzacure® M-DIPA, Lonzacure® M-MIPA, Lonzacure® DETDA 80 (sämtliche der vorgenannten Verbindungen sind erhältlich von Lonza, Basel, Schweiz).Component b) of the aforementioned resin composition comprises a hardener or initiator. Such curing agents and initiators are known per se to the person skilled in the art and include latent curing agents having low activity at room temperature, such as phenolic hardeners such as DEH 90, DEH 87, DEH 85, DEH 84, DEH 82 (available from Dow Chemicals, US), dicyandiamide or Derivatives thereof, such as Dyhard OTB, Dyhard UR 200, Dyhard UR 300, Dyhard UR 500, Dygard 100, Dyhard 100S, Dyhard 100 SF and Dyhard 100 SH (available from Degussa, Germany), bisphenol A, acid anhydrides, such as phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, chlorendic anhydride, dodecenylsuccinic anhydride, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, aromatic and aliphatic amines such as diaminodiphenyl sulfone, diaminodiphenyl ether, diaminodiphenylmethane or ring-substituted dianilines such as Lonzacure ® M-DEA, Lonzacure M-DIPA ®, ® Lonzacure M-MIPA, Lonzacure ® DETDA 80 (all of the above compounds are available from Lonza, Basel, Switzerland).
Vorzugsweise wird Dicyandiamid oder modifiziertes Dicyandiamid eingesetzt.Preferably dicyandiamide or modified dicyandiamide is used.
In der Harzzusammensetzung werden die Härter oder Initiatoren in einer Menge unterhalb von 10 Gew.-%, vorzugsweise unterhalb von 5 Gew.-%, eingesetzt (Untergrenze: etwa 0,1 Gew.-%).In the resin composition, the hardeners or initiators in a Amount below 10% by weight, preferably below 5% by weight, used (lower limit: about 0.1 wt .-%).
Bevorzugte Initiatoren sind Imidazole und Derivate davon, wie beispielsweise 2-Methylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol, 2-Phenylimidazol, 2-Phenyl-4-methylimidazol, Bis(2-ethyl-4-methylimidazol), 2-Undecylimidazol, 2,4-Diamino-6(2'-methyl-imidazol(1'))ethyl-s-triazin und 1-Cyanoethyl-2-undecylimidazol. Außerdem können die Salze gebildet aus Imidazolen und Carbonsäuren verwendet werden. Weitere Initiatoren sind 1,8-Diaza-bicyclo(5.4.0)undecen (DBU) und die Bor-trihalogenid-Amin Komplexe, z.B. BF3-Amin. Weitere Beispiele finden sich in Clayton A. May (Ed.) Epoxy Resins: Chemistry and Technology, 2nd ed., Marcel Dekker Inc., New York, 1988.preferred Initiators are imidazoles and derivatives thereof, such as 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, Bis (2-ethyl-4-methylimidazole), 2-undecylimidazole, 2,4-diamino-6 (2'-methyl-imidazole (1 ')) ethyl-s-triazine and 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole. In addition, the salts can be formed from Imidazoles and carboxylic acids be used. Other initiators are 1,8-diazabicyclo (5.4.0) undecene (DBU) and the boron trihalide-amine complexes, e.g. BF3-amine. Further examples can be found in Clayton A. May (Ed.) Epoxy Resins: Chemistry and Technology, 2nd ed., Marcel Dekker Inc., New York, 1988.
Die Harzzusammensetzung umfasst weiterhin als Komponente c) Lackadditive. Darunter werden Verlaufshilfsmittel, Entgasungshilfsmittel und Gleitmittel verstanden. Diese sind dem Fachmann an sich bekannt. Typische Beispiele sind Butylacrylat-Polymere als Verlaufshilfsmittel, Benzoin als Entgasungshilfsmittel und Wachse als Gleitmittel. Weiterhin können als Lackadditive zum Beispiel Stabilisatoren verwendet werden.The Resin composition further comprises as component c) paint additives. These include leveling agents, degassing aids and lubricants Understood. These are known per se to the person skilled in the art. Typical examples are butyl acrylate polymers as flow control agents, benzoin as Degassing aids and waxes as a lubricant. Furthermore, as Paint additives for example stabilizers can be used.
Die Lackadditive sind in der Harzzusammensetzung in einer Menge von im Allgemeinen 0,1–10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2–5 Gew.-% enthalten.The Paint additives are present in the resin composition in an amount of generally 0.1-10% by weight, preferably 0.2-5 Wt .-% included.
Unter Lackadditiven werden auch so genannte „adhesion promoters" (Haftvermitt-ler) verstanden. Diese sind für die Haftvermittlung zum Kupfersubstrat sinnvoll.Under Paint additives are also understood as so-called "adhesion promoters". These are for the adhesion to the copper substrate makes sense.
Der Pulverlack kann weiterhin organische und anorganische Füllstoffe d) umfassen.Of the Powder paint can also contain organic and inorganic fillers d).
Diese Füllstoffe werden zweckmäßigerweise in einer Menge von 5 Gew.-% bis 300 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 200 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 10 Gew.-% bis 100 Gew.-% in dem Pulverlack eingesetzt. Diese Mengenangaben beziehen sich auf die Summe der Komponenten a), b) und c) des Pulverlacks.These fillers are expediently in an amount of 5% by weight to 300% by weight, preferably 10 to 200 Wt .-%, most preferably 10 wt .-% to 100 wt .-% in the Powder paint used. These quantities refer to the Sum of components a), b) and c) of the powder coating.
Beispiele für organische Füllstoffe sind fluorhaltige Polymere wie Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen Copolymer (FEP), Tetrafluorethylen/Ethylencopolymer (E/TFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymer (THV), Polytrifluorchlorethylen (PCTFE), Trifluorchlorethylen/Ethylencopolymer (E/CTFE), Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinvlidenfluorid (PVDF), Perfluoralkoxycopolymer (PFA), Tetrafluorethylen/Perfluor-Methylvinylethercopolymer (MFA), außerdem Polyvinylchlorid (PVC), Polyphenylether (PPO), Polysulfone (PSU), Polyarylethersulfon (PES), Polyphenylethersulfon (PPSU), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherketone (PEK) und Polyetherimid (PEI).Examples for organic fillers are fluorine-containing polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene Copolymer (FEP), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (E / TFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride terpolymer (THV), polytrifluorochloroethylene (PCTFE), trifluorochloroethylene / ethylene copolymer (E / CTFE), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), perfluoroalkoxy copolymer (PFA), Tetrafluoroethylene / perfluoro-methyl vinyl ether copolymer (MFA), also polyvinyl chloride (PVC), polyphenyl ether (PPO), polysulfone (PSU), polyarylethersulfone (PES), polyphenyl ether sulfone (PPSU), polyphenylene sulfide (PPS), polyether ketones (PEK) and polyetherimide (PEI).
Besonders bevorzugte organische Füllstoffe sind Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), Ethylentetrafluorethylen-Copolymer (ETFE) und Polyphenylether (PPO).Especially preferred organic fillers are tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and polyphenyl ether (PPO).
In dem Pulverlack können als organische Füllstoffe insbesondere solche verwendet werden, die bei der Verarbeitung nicht aufschmelzen. Alternativ können solche organischen Füllstoffe verwendet werden, die Aufschmelzen und beim Abkühlen eine Phasenseparation zeigen.In the powder paint can as organic fillers especially those that are not used during processing melt. Alternatively you can such organic fillers are used, the melting and on cooling a phase separation demonstrate.
Neben den organischen Füllstoffen können in dem Pulverlack auch anorganische Füllstoffe verwendet werden.Next the organic fillers can in the powder coating and inorganic fillers are used.
Solche Füllstoffe sind beispielsweise Quarzglas, wie Silbond 800 EST, Silbond 800 AST, Silbond 800 TST, Silbond 800 VST, Silbond 600 EST, Silbond 600 AST, Silbond 600 TST, Silbond 600 VST (erhältlich von Quarzwerke Frechen, Deutschland), abgerauchtes Siliciumdioxid, wie Aerosil 300 und Aerosil R 972, präzipitiertes Siliciumdioxid, wie Ultrasil 360, Sipernat D 10, Sipernat 320 (erhältlich von Degussa, Deutschland), kalziniertes Kaolin, wie beispielsweise Polestar (Imerys, St Austell, UK), Santintone (Engelhard Corporation, Iselin, NJ, US), Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumsilikate, Calciumcarbonat und Bariumsulfat, wobei Quarzglas und Kaolin als Füllstoffe bevorzugt sind. Weiterhin zu nennen sind Keramiken, v.a. auch solche mit niedrigem oder negativem Ausdehnungskoeffizienten.Such fillers are, for example, quartz glass, such as Silbond 800 EST, Silbond 800 AST, Silbond 800 TST, Silbond 800 VST, Silbond 600 EST, Silbond 600 AST, Silbond 600 TST, Silbond 600 VST (available from Quarzwerke Frechen, Germany), fumed silica such as Aerosil 300 and Aerosil R 972, precipitated Silica such as Ultrasil 360, Sipernat D 10, Sipernat 320 (available from Degussa, Germany), calcined kaolin, such as Polestar (Imerys, St Austell, UK), Santintone (Engelhard Corporation, Iselin, NJ, US), alumina, magnesia, zirconia, aluminum silicates, Calcium carbonate and barium sulfate, with quartz glass and kaolin as fillers are preferred. Also to be mentioned are ceramics, v. A. also such with low or negative expansion coefficient.
Die Vorteile des Pulverlacks liegen darin, dass es möglich ist, zur Optimierung der Produkteigenschaften aus einer Vielzahl von Füllstoffen denjenigen auszuwählen, der den gestellten Herausforderungen am besten gerecht wird. Beispielsweise kann eine einmal gewählte Epoxidharzmischung so nach Bedarf modifiziert und angepasst werden. Auch schwierig zu verarbeitende Füllstoffe lassen sich problemlos einarbeiten. So lassen sich elektrische Eigenschaften, wie Dielektrizitätskonstante (Dk), dielektrischer Verlustfaktor (tan δ), Durchschlagswiderstand, Oberflächenwiderstand, Durchgangswiderstand und mechanische Eigenschaften, wie Biegefestigkeit, Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit, sowie weitere Materialeigenschaften wie thermischer Ausdehnungskoeffizient (CTE), Entflammbarkeit, u. a. in der gewünschten Art und Weise anpassen. Der Füllstoff muss nicht in organischen Lösungsmitteln löslich oder stabil dispergierbar sein. Als Konsequenz können Materialien als Füllstoffe verwendet werden, die vorher im SBU (Sequential buildup) Bereich nicht oder nur bedingt eingesetzt werden konnten, wie die bereits erwähnten organischen Füllstoffe.The advantages of the powder paint are that it is possible to choose the one that best meets the challenges presented to optimize the product properties of a variety of fillers. For example, a once-selected epoxy resin mixture can be modified and adjusted as needed. Even difficult to process fillers can be incorporated easily. Thus, electrical properties, such as dielectric constant (D k ), dielectric loss factor (tan δ), breakdown resistance, surface resistance, volume resistance and mechanical properties, such as flexural strength, impact resistance, tensile strength, and other material properties such as thermal expansion coefficient (CTE), flammability, etc. in customize the way you want. The filler need not be soluble or stably dispersible in organic solvents. As a consequence, materials can be used as fillers that previously could not be used in the SBU (Sequential Buildup) range or only to a limited extent, such as the organic fillers already mentioned.
Durch die Füllstoffe können die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Pulverlacks bzw. der daraus hergestellten Lackschicht beeinflusst bzw. eingestellt werden.By the fillers can the electrical and mechanical properties of the powder coating or the varnish layer produced therefrom influenced or adjusted become.
So können beispielsweise Füllstoffe mit niedriger Dielektrizitätskonstante, wie zum Beispiel PTFE, FEP und Kaolin, eingesetzt werden, um entsprechende Lackschichten mit niedriger Dielektrizitätskonstante herzustellen.So can for example fillers with low dielectric constant, such as PTFE, FEP and kaolin, can be used to appropriate To produce paint layers with low dielectric constant.
In analoger Weise lassen sich weitere elektrische Eigenschaften steuern.In analogous way can control other electrical properties.
Unter den mechanischen Eigenschaften, die durch die Füllstoffe beeinflusst werden können, werden insbesondere Eigenschaften wie der thermische Ausdehnungskoeffizient, die Schlagzähigkeit und die Zugfestigkeit verstanden.Under the mechanical properties that are influenced by the fillers can, In particular, properties such as the thermal expansion coefficient, the impact resistance and the tensile strength understood.
Zur Beeinflussung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind folgende Füllstoffe besonders geeignet: Quarzglas, Kaolin, Calciumcarbonat und Keramiken mit negativem Ausdehnungskoeffizienten.to Influencing the thermal expansion coefficient are the following fillers particularly suitable: quartz glass, kaolin, calcium carbonate and ceramics with a negative coefficient of expansion.
Die Biegefestigkeit wird beispielsweise durch PPO beeinflusst bzw. eingestellt.The Bending strength is influenced or adjusted by PPO, for example.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der gehärtete Pulverlack einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) von < 70 ppm/°C und vorzugsweise < 60 ppm/°C in x-, y- und z-Richtung auf.According to one preferred embodiment the invention has the cured Powder coating a coefficient of thermal expansion (CTE) of <70 ppm / ° C and preferably <60 ppm / ° C in x-, y and z direction.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dielektrizitätskonstante des Lacks im ausgehärteten Zustand < 3,8, vorzugsweise < 3,6. Im Weiteren sind Glasübergangstemperaturen der ausgehärteten Formulierung von über 150°C, vorzugsweise über 160°C, bevorzugt.According to one another preferred embodiment is the dielectric constant of the paint in the cured Condition <3.8, preferably <3.6. Furthermore, glass transition temperatures the cured one Formulation of over 150 ° C, preferably above 160 ° C, preferably.
Schließlich können als Füllstoffe auch flammhemmende Materialien verwendet werden. Beispiele hierfür sind anorganische Materialien, die beim Erhitzen Wasser freisetzen, wie Aluminiumhydroxid, beispielsweise erhältlich als Martinal OL-104, Martinal OL-111 (Martinswerk GmbH, Bergheim, Deutschland) oder Apyral 60 D (Nabaltec, Schwandorf, Deutschland), Magnesiumhydroxid, erhältlich beispielsweise als Magnesiumhydroxid 8814 (Martinswerk GmbH, Bergheim, Deutschland) oder Mg-Hydroxid SIM 2.2 (Scheruhn Industrie-Mineralien, Hof, Deutschland), phosphorhaltige organische Verbindungen, wie Triphenylphosphat (TPP), Trikresylphosphat (TCP), Kresyldiphenylphosphat (CDP), tertiäre Phosphinoxide, wie Cyagard® und Reoflam® 410, roter Phosphor in Form einer Dispersion in einem Epoxidharz, wie zum Beispiel Exolit RP 650, oder in Form eines Pulvers, wie beispielsweise Exolit OP 930 (beide Produkte können von der Clariant GmbH, Frankfurt, Deutschland bezogen werden) und Antimontrioxid.Finally, flame retardant materials can also be used as fillers. Examples of these are inorganic materials which release water on heating, such as aluminum hydroxide, available for example as Martinal OL-104, Martinal OL-111 (Martinswerk GmbH, Bergheim, Germany) or Apyral 60 D (Nabaltec, Schwandorf, Germany), magnesium hydroxide for example as magnesium hydroxide 8814 (Martinswerk GmbH, Bergheim, Germany) or Mg-Hydroxide SIM 2.2 (Scheruhn Industrie-Minerals, Hof, Germany), phosphorus-containing organic compounds, such as triphenyl phosphate (TPP), tricresyl phosphate (TCP), cresyl diphenyl phosphate (CDP), tertiary phosphine oxides, such as Cyagard ® and Reoflam ® 410, red phosphorus in form of a dispersion in an epoxy resin, such as Exolit RP 650, or in the form of a powder, such as Exolit OP 930 (both products are available from Clariant GmbH, Frankfurt, Germany and antimony trioxide.
Des Weiteren kann die Entflammbarkeit des Pulverlacks auch durch die Komponente c), d.h. die Lackadditive, beeinflusst und eingestellt werden. In diesem Zusammenhang sind zum Beispiel phosphorhaltige und stickstoffhaltige Flammhemmer zu nennen.Of Furthermore, the flammability of the powder coating can also by the Component c), i. the paint additives, influenced and adjusted become. In this context, for example, phosphorus-containing and to mention nitrogen-containing flame retardants.
Der Pulverlack kann weiterhin gegebenenfalls kompatibilisierende Polymere enthalten. Solche kompatibilisierenden Polymere sind beispielsweise Di- oder Triblockcopolymere wie Styrol-Butadien-Styrol oder Styrol-Butadien-Methacrylsäuremethylester-Blockcopolymere (Atofina, Frankreich).Of the Powder coating may further optionally compatibilizing polymers contain. Such compatibilizing polymers are, for example Di- or triblock copolymers such as styrene-butadiene-styrene or styrene-butadiene-methyl methacrylate block copolymers (Atofina, France).
Des Weiteren kann der Pulverlack übliche Zusatzstoffe und Additive enthalten, die bei der Verarbeitung von Epoxidharzen üblicherweise verwendet werden können.Of Furthermore, the powder coating usual Additives and additives that are used in the processing of Epoxy resins usually can be used.
Bei der Herstellung des Pulverlacks werden die oben beschriebenen Komponenten a), b), c) und gegebenenfalls d) und e) zunächst zu einem Pulver trocken vermahlen.at the preparation of the powder coating become the components described above a), b), c) and optionally d) and e) first dry to a powder ground.
Dabei kann es unter Umständen zweckmäßig sein, einzelne der Komponenten vorab zu vermischen und zu extrudieren, um ein „Masterbatch" herzustellen.there It may be possible be expedient pre-mix and extrude individual components, to make a masterbatch.
Dieses Verfahren muss insbesondere dann angewendet werden, wenn bestimmte Komponenten schwer einzuarbeiten sind. Diese werden dann vorab ineinander eingearbeitet, solche „Masterbatches" sind auch handelsüblich. Bei den Harzen zum Beispiel ist es denkbar, zwei Harze vorab miteinander zu mischen – eine solche Vorgehensweise wird insbesondere dann angewandt, wenn eines der Harze eine niedrige Glasübergangstemperatur aufweist. Weiterhin kann dieses Verfahren zur Anwendung kommen, wenn bestimmte Komponenten nur in geringen Mengen verwendet werden.This The procedure must be used in particular if certain Components are difficult to incorporate. These are then merged in advance incorporated, such "masterbatches" are also commercially available The resins, for example, it is conceivable, two resins in advance with each other to mix - one such a procedure is used in particular if one the resins have a low glass transition temperature having. Furthermore, this method can be used when certain components are used only in small quantities.
Die vorgenannten Komponenten bzw. „Masterbatches" werden trocken vorgemischt und vermahlen. Vor dem Vermahlen wird das Gemisch gegebenenfalls abgekühlt.The The aforementioned components or "masterbatches" are premixed dry and ground. Before grinding, the mixture is optionally cooled.
Nach dem innigen Vermischen (und gegebenenfalls dem Abkühlen) wird das Material unter Erhalt eines Pulvers trocken vermahlen und das Pulver anschließend extrudiert. Diese Extrusion sorgt für eine vollständige Homogenisierung der Komponenten und stellt einen Schlüsselschritt des Gesamtverfahrens dar.To intimate mixing (and possibly cooling) dry the material dry to obtain a powder and Powder afterwards extruded. This extrusion ensures complete homogenization of the components and represents a key step of the overall process represents.
Nach der Extrusion wird das Material trocken vermahlen und das Überkorn abgetrennt, wobei zweckmäßigerweise eine Siebgröße im Bereich von unter 10 μm bis 500 μm und vorzugsweise unter 100 μm, die eine entsprechende Partikelgröße gewährleistet, verwendet wird. Besonders geeignet zur Vermahlung sind klassierende Mühlen, wie z.B. Hosekawa MicroPul.To The extrusion is dry milled the material and the oversize grain separated, expediently a sieve size in the range of less than 10 μm up to 500 μm and preferably below 100 μm, which ensures a corresponding particle size is used. Particularly suitable for grinding are classifying mills, such as e.g. Hosekawa MicroPul.
Die bereits erwähnte Schmelzextrusion wird vorzugsweise so durchgeführt, dass der Umsatz der Reaktivkomponente weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10% beträgt. Diese Reaktion rührt daher, dass bei der Extrusion eine Schmelze entsteht. Der Umsetzungsgrad kann von dem Fachmann durch Thermoanalyse bestimmt werden. Die entsprechenden Extrusionsparameter (zur Erzielung eines solchen Umsetzungsgrads) kann der Fachmann durch einfache Versuche ermitteln. Sie sind abhängig von der Art des Extruders und der Art und Menge der eingesetzten Komponenten. Beispielsweise kann als Extruder ein Buss-Kokneter verwendet werden, in dem die vorgenannten Komponenten extrudiert werden. Anschließend wird, wie bereits erwähnt, die Masse abgekühlt und zerkleinert. Die fertigen Pulverlackmischungen weisen vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 1 μm bis 500 μm, insbesondere von 10 μm bis 100 μm, auf.The already mentioned melt extrusion is preferably carried out so that the conversion of the reactive component is less than 20%, preferably less than 10%. This reaction is due to the formation of a melt during extrusion. The degree of conversion can be determined by the person skilled in the art by Thermoana be determined. The corresponding extrusion parameters (to achieve such a degree of conversion) can be determined by the skilled person by simple experiments. They depend on the type of extruder and the type and amount of components used. For example, as a extruder, a Buss co-kneader can be used, in which the aforementioned components are extruded. Subsequently, as already mentioned, the mass is cooled and comminuted. The finished powder coating mixtures preferably have an average particle size in the range from 1 .mu.m to 500 .mu.m, in particular from 10 .mu.m to 100 .mu.m.
Neben den so hergestellten Pulverlackteilchen können in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Pulverlacke verwendet werden, wie sie z.B. in Pieter Gillis de Lange, Powder Coatings-Chemistry and Technology, 2nd edition, Vincentz Network, Hannover 2004 beschrieben sind.Next The powder coating particles thus prepared can in the process according to the invention other powder coatings may also be used, e.g. in Pieter Gillis de Lange, Powder Coatings Chemistry and Technology, 2nd edition, Vincentz Network, Hannover 2004 are described.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch sowohl organische als auch anorganische Pulver als Beschichtungsmedium eingesetzt werden, die selber nicht ohne weiteres schmelzbar sind, sondern bei höherer Temperatur gesintert werden können. Beispielsweise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Gläser beschichtet werden, die entweder selbst leitend sind oder eine leitende Beschichtung aufweisen (wie z.B. ITO (indium tin oxide)-Glas), z.B. mit Titanoxid-Nanopartikeln, wie sie beispielsweise unter www.nanophase.com beschrieben sind. Diese Beschichtung kann dann im folgenden bei höherer Temperatur (400-600°C) gesintert werden. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren für die rationelle Herstellung von Solarzellen auf Farbstoffbasis angewendet werden (vgl. M. Graetzel, Nature, 353 (24), 737, 1991).at the method according to the invention can also both organic and inorganic powders as coating medium be used, which are not melted itself readily, but at higher Temperature can be sintered. For example, you can glasses coated with the method according to the invention which are either self-conducting or a conductive coating (such as ITO (indium tin oxide) glass), e.g. with titanium oxide nanoparticles, such as they are described for example under www.nanophase.com. These Coating can then be subsequently sintered at a higher temperature (400-600 ° C) become. Thus, the inventive method for the rational Production of solar cells are applied to dye-based (See M. Graetzel, Nature, 353 (24), 737, 1991).
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können besonders glatte Oberflächen erhalten werden. Ein Parameter hierfür ist der so genannte Glanzgrad, der mit einem Glossmeter bestimmt werden kann. Die mit dem erfindungsgemäßen Ver fahren erhaltenen Oberflächen weisen im Allgemeinen einen Glanzgrad < 60, vorzugsweise < 30 und besonders bevorzugt < 20 auf (gemessen mit einem Glossmeter von Byk Gardner bei 60°).With the method according to the invention can especially smooth surfaces to be obtained. One parameter for this is the so-called gloss level, which can be determined with a glossmeter. Drive with the Ver invention obtained surfaces generally have a gloss level <60, preferably <30 and particularly preferably <20 (measured with a glossmeter from Byk Gardner at 60 °).
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert.The Invention is illustrated by the following examples and comparative examples explained in more detail.
Beispiel 1example 1
Herstellung des Pulverlackes:Production of the powder coating:
380 Teile eines Epoxidharzes (Schmp. 90–110°C, Epoxidäquivalentgewicht 400 g/Äq), 116 Teile eines festen Epoxidharzes (4,3–4,9 Äq/kg), 160 Teile Füllstoff (Teilchendurchmesser < 8 μm), 25 Teile Dicyandiandiamid (Teilchendurchmesser < 6 μm), je 16 Teile Benzoin und Methylimidazol und 12 Teile eines Verlaufshilfsmittels (Acrylpolymer) und 3 Teile Additive zur Erhöhung der Haftfestigkeit werden in einem Vormischer gemischt und anschließend extrudiert (Doppelwellenextruder der Firma OMC, Saronno, Italien, Typ EBVP 20/24; Temperatur 100°C, Drehmoment 65%). Die anschließende Vermahlung erfolgt in einer Mühle der Firma Fritsch (Pulverisette 14, 15000 U/min). Das Überkorn wird durch Sieben (< 100 μm) abgetrennt. 50% der Partikel weisen eine Korngröße < 30 μm auf.380 Parts of an epoxy resin (mp 90-110 ° C, epoxy equivalent weight 400 g / eq), 116 Parts of a solid epoxy resin (4.3-4.9 eq / kg), 160 parts filler (Particle diameter <8 μm), 25 parts Dicyandiandiamide (particle diameter <6 μm), 16 parts each of benzoin and methylimidazole and 12 parts of a flow control agent (Acrylic polymer) and 3 parts of additives for increasing adhesive strength mixed in a premixer and then extruded (twin-screw extruder the company OMC, Saronno, Italy, type EBVP 20/24; Temperature 100 ° C, torque 65%). The subsequent Grinding takes place in a mill the company Fritsch (Pulverisette 14, 15000 U / min). The oversize is separated by sieving (<100 μm). 50% of the particles have a particle size <30 microns on.
Applikation mittels EMB in Kombination mit Wirbelschicht:Application via EMB in combination with fluidized bed:
24 kg Trägerteilchen bestehend aus einem magnetischen Kern (Magnetit), der mit einer Schicht aus Silikonpolymer umgeben ist, werden mit 4 kg des Pulverlackes vermischt und in die EMB Einheit eingeführt. Durch Anlegen eines Druckes von 6 bar wird das Trägerteilchen/Pulver Gemisch fluidisiert. Die Geschwindigkeit der Bürsttrommel wird auf 35% der maximalen Geschwindigkeit eingestellt, was ausreicht, um eine gleichmäßige Bedeckung zu gewährleisten. Auf der Substrattrommel befindet sich eine 12 μm dicke Kupferfolie (Breite 620 mm), die sich mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min bewegt. Frischpulver wird kontinuierlich von außen zugeführt (190 g/min). Nach Anlegen einer positiven Spannung an der Bürsttrommel springen die Pulverteilchen auf das Kupfer über. In einer nachgeschalteten Aufschmelzeinheit wird das Pulver aufgeschmolzen und teilweise (35% mittels DSC) ausgehärtet. Die so erhaltene Folie weist einen Glanzgrad < 10 auf (gemessen mit einem Glossmeter von Byk Gardner bei 60°).24 kg carrier particles consisting of a magnetic core (magnetite), which with a Layer of silicone polymer is surrounded with 4 kg of powder paint mixed and introduced into the EMB unit. By applying a pressure of 6 bar becomes the carrier particle / powder Fluidized mixture. The speed of the brushing drum is 35% of the set to maximum speed, which is sufficient to cover evenly to ensure. On the substrate drum is a 12 micron thick copper foil (width 620 mm), which moves at a speed of 3 m / min. Fresh powder is fed continuously from the outside (190 g / min). After donning a positive voltage on the brush drum jump the powder particles on the copper over. In a downstream melting unit, the powder is melted and partially cured (35% by DSC). The film thus obtained has a gloss level <10 on (measured with a Glossmeter Byk Gardner at 60 °).
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Verwendet wurde der Pulverlack aus Beispiel 1. Die Beschichtung erfolgt in der Weise, dass statt des Fließbettes eine Anordnung von Mischrollen die Durchmischung von Trägerteilchen und Pulverteilchen und deren Transport zur Bürsttrommel übernimmt. Die anderen Parameter sind identisch.used was the powder coating of Example 1. The coating takes place in the way that instead of the fluidized bed an arrangement of mixing rollers the mixing of carrier particles and powder particles and their transport to the brushing drum takes over. The other parameters are identical.
Die Tabelle zeigt die Schichtdicken auf einer 62 cm breiten Kupferfolie nach 8,5 m Beschichtung an fünf verschiedenen Positionen: The table shows the layer thicknesses on a 62 cm wide copper foil after 8.5 m coating at five different positions:
- 11
- Bürsttrommelbrush drum
- 22
- Substrattrommelsubstrate drum
- 33
- Mischtrommelnmixing drums
- 44
- Blech zum Rückführen der Carriersheet to return the Carrier
- 55
- Vorrichtung zur Einstellung der Höhe der Bürstecontraption for adjusting the height the brush
- 66
- Rolle, von welcher das Substrat abgerollt wirdRole, from which the substrate is unrolled
- 77
- Heizquelleheating source
- 88th
- Rolle zum Aufwickeln des beschichteten Substratsrole for winding up the coated substrate
- 99
- ContainerContainer
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